JP2007285396A - 揺動内接噛合遊星歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基本的な性能の向上と、一層のコストダウンの両立を図る。
【解決手段】内歯歯車１２２と、該内歯歯車１２２に内接噛合する外歯歯車１１８、１２０とを有し、該外歯歯車１１８、１２０又は内歯歯車１２２のいずれか一方を、入力軸（偏心体軸）１１２に形成した偏心体１１４、１１６によって揺動回転させるように構成した揺動内接噛合遊星歯車装置１１０において、偏心体１１４、１１６の外周１１４Ａ、１１６Ａと（揺動する）外歯歯車１１８、１２０との間に介在される摺動促進体１３４、１３６と、入力軸（偏心体軸）１１２を支持する偏心体軸用軸受１３８、１３９と、を備え、且つ、偏心体軸用軸受１３８、１３９が、摺動促進体１３４、１３６と、同一の構成（共にニードル軸受）とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、揺動内接噛合遊星歯車装置に関する。

内歯歯車と、該内歯歯車に内接噛合する外歯歯車とを有し、該外歯歯車又は内歯歯車のいずれか一方を、偏心体軸に形成した偏心体によって揺動回転させるように構成した揺動内接噛合遊星歯車装置が広く利用されている。

例えば、特許文献１において、図２に示されるような遊星歯車装置が開示されている。この遊星歯車装置１０は、入力軸１２、第１、第２偏心体１４、１６、第１、第２外歯歯車１８、２０、内歯歯車２２、相対回転取り出し機構Ｋ、及び出力要素として第１、第２支持フランジ２４、２６を備える。前記第１、第２外歯歯車１８、２０が軸方向に沿って２列に並べられているのは、伝達容量の増大を意図したためである。

前記入力軸１２は大径の中空部１２Ｈを備えるホローシャフト（中空軸）とされ、遊星歯車装置１０の半径方向中央に配置されている。入力軸１２は、偏心体軸を兼用しており、前記第１、第２偏心体１４、１６は、この入力軸１２の外周に一体的に形成されている。第１、第２偏心体１４、１６は、その偏心位相が互いに１８０度ずれている。

第１、第２偏心体１４、１６の外周と第１、第２外歯歯車１８、２０の間には、ローラ状の第１、第２摺動促進体３４、３６が介在されている。また、入力軸（偏心体軸）１２は、テーパードローラ軸受（偏心体軸用軸受）３８、３９を介して、第１、第２フランジ２４、２６に支持されている。

前記相対回転取り出し機構Ｋは、第１、第２外歯歯車１８、２０に形成された第１、第２内ピン孔４０、４２と、該内ピン孔４０、４２と貫通する内ピン４４及び内ローラ４３とによって実現されている。

図示せぬモータによって入力軸１２が回転されると、第１、第２偏心体１４、１６が該入力軸１２と一体的に偏心回転する。そのため、入力軸１２が１回回転すると該偏心体１４、１６の外周に装着されている外歯歯車１８、２０が１回揺動する。この結果、停止状態にある内歯歯車２２に対して、第１、第２外歯歯車１８、２０が内歯歯車２２との歯数差に相当する分だけそれぞれ相対回転する。この相対回転が、第１、第２内ピン孔４０、４２、内ローラ４３、及び内ピン４４（相対回転取り出し機構Ｋ）を介して第１、第２支持フランジ２４、２６のいずれか側から減速出力として取り出される。

特開２０００−６５１６２号公報

この種の遊星歯車装置の分野においても、基本的な性能の向上と、一層のコストダウンを図ることが強く求められている。本発明は、こうした要請に応えることを、その課題としている。

本発明は、内歯歯車と、該内歯歯車に内接噛合する外歯歯車とを有し、該外歯歯車又は内歯歯車のいずれか一方を、偏心体軸に形成した偏心体によって揺動回転させるように構成した揺動内接噛合遊星歯車装置において、前記偏心体の外周と前記揺動回転させる歯車との間に介在される摺動促進体と、前記偏心体軸を支持する偏心体軸用軸受と、を備え、且つ前記摺動促進体が、前記偏心体軸用軸受と同一の構成とされていることにより、上記課題を解決したものである。

揺動内接噛合遊星歯車装置にあっては、揺動歯車（揺動する内歯歯車又は外歯歯車）が、偏心体の外周において円滑に摺動できる構成とされていなければならない。そのため、偏心体と揺動歯車との間には、何らかの摺動促進体が介在されることが多い。

摺動促進体は、偏心体軸を支持する偏心体軸用軸受とは、その必要とされる機能（例えば扱うトルク大小やスラスト荷重のかかり方等）が異なることから、従来は全く異なる観点からそれぞれが独自に設計され、最も合理的なコスト計算に基づいてそれぞれに最適な部材が採用されていた。

しかしながら、本発明では、この摺動促進体と偏心体軸用軸受を敢えて同一の構成としている。ここで言う同一の構成とは、それぞれの機能を実現するための本体部材（転動体）が、互いに共通の仕様を有するいわゆる同一品であることを意味している。

摺動促進体と偏心体軸用軸受を同一構成とするというのは、定性的には、一見、摺動促進体の方が過剰品質となってしまうと思われる。しかしながら、この部分に良質な摺動促進体を採用するのは、装置全体の振動・騒音の低減を含む回転品質の向上やエネルギーロスの低減という面で良好な効果を得ることができ、しかも、この良好な効果を、（摺動促進体の耐久性が向上することから）長期に亘って確保することができるというメリットが得られることに繋がる。

加えて、転動体の種類が１種類となることから、部品点数が減少し、部品の在庫管理や組付け管理の負担が軽減することから、トータルでのコストはむしろ低減できる。また、同一の種類（形状が同じ）であることは、それぞれの部材の組み込みや位置決めの手法等においても、より簡易な設計をし易いというメリットも得られる（後述）。

基本的な性能を向上させながら一層のコストダウンを実現することができる。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態の例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例に係る遊星歯車装置を示す、図２相当の縦断面図である。

概略から説明すると、この遊星歯車装置１１０は、入力軸１１２、第１、第２偏心体１１４、１１６、第１、第２外歯歯車１１８、１２０、内歯歯車１２２、相対回転取り出し機構Ｋ１、及び出力要素として第１、第２支持フランジ１２４、１２６を備える。第１、第２外歯歯車１１８、１２０が軸方向に沿って２列に並べられているのは、伝達容量の増大を意図したためである。

前記入力軸１１２は、中空部１１２Ｈを有するホローシャフト（中空軸）とされており、図１において遊星歯車装置１１０の右側に配置された図示せぬモータ側の出力部材とボルト（ボルト穴１１３のみ図示）を介して動力を伝受可能である。入力軸１１２は、装置全体の半径方向中央に配置され、偏心体軸を兼ねると共に、偏心体軸用軸受１３８、１３９によって第１、第２支持フランジ１２４、１２６に支持されている。

偏心体軸用軸受１３８、１３９は、具体的にはニードル軸受である。偏心体軸用軸受１３８、１３９の外輪は、第１、第２フランジ１２４、１２６が兼ねており、内輪は入力軸（偏心体軸）１１２が兼ねている。すなわち、偏心体軸用軸受１３８、１３９は、本体部材（転動体）であるニードル（針状ころ）１３８Ｎ、１３９Ｎが、直接入力軸（偏心体軸）１１２と第１、第２支持フランジ１２４、１２６と接触している。

前記第１、第２偏心体１１４、１１６は、偏心体軸としても機能している入力軸１１２の外周に一体的に形成されている。各偏心体１１４、１１６の外周１１４Ａ、１１６Ａの中心Ｏｅ１、Ｏｅ２は入力軸１１２の軸心Ｏｉに対して所定量ΔＥ１だけ偏心している。第１、第２偏心体１１４、１１６は、その偏心位相が互いに１８０度ずれている。

前記第１、第２外歯歯車１１８、１２０は、摺動促進体１３４、１３６を介して第１、第２偏心体１１４、１１６の外周１１４Ａ、１１６Ａにそれぞれ装着されている。摺動促進体１３４、１３６も、具体的にはニードル軸受である。摺動促進体１３４、１３６の軸受としての外輪は、第１、第２外歯歯車１１８、１２０が兼ねており、内輪は入力軸（偏心体軸）と合体された第１、第２偏心体１１４、１１６が兼ねている。すなわち、摺動促進体１３４、１３６も、本体部材（転動体）であるニードル（針状ころ）１３４Ｎ、１３６Ｎが、直接第１、第２偏心体１１４、１１６と第１、第２外歯歯車１１８、１２０と接触している。

この摺動促進体１３４、１３６の転動体であるニードル１３４Ｎ、１３６Ｎは、前記偏心体軸用軸受１３８、１３９の転動体であるニードル１３８Ｎ、１３９Ｎと全くの同一品で構成されている。

各外歯歯車１１８、１２０は、該外歯歯車１１８、１２０を貫通する第１、第２内ピン孔１４０、１４２を備える。第１、第２内ピン孔１４０、１４２には外周に内ローラ１４３が遊嵌された内ピン１４４が貫通している。内ピン１４４は第１、第２支持フランジ１２４、１２６にそれぞれ嵌入されている。相対回転取り出し機構Ｋ１は、具体的にはこの内ピン孔１４０、１４２と内ピン１４４（内ローラ１４３）との遊嵌構造によって実現されている。

第１、第２外歯歯車１１８、１２０は、単一の内歯歯車１２２に保持された内歯（ピン）１２２Ａに内接噛合している。内歯歯車１２２は、ケーシング１２７と一体化されている。

前記第１、第２支持フランジ１２４、１２６は、アンギュラ軸受１４６、１４８によってケーシング１２７に支持されており、スペーサ１４９を介在させた上でキャリヤボルト１５０によって一体化されている。アンギュラ軸受１４６、１４８は、第１、第２支持フランジ１２４、１２６がその転送面（内輪）になっている。そのため（転送面にするため）に焼入れを施すが、この時、ニードル１３８Ｎ及び１３９Ｎとの転送面も同時に焼入れすることで、製造のコストダウンと時間短縮が図れる。なお、この実施形態では、第２支持フランジ１２６が図示せぬ相手機械に対する出力軸として機能している。

第１支持フランジ１２４には第１段部１２４Ａが形成され、また、第２支持フランジ１２６には第２段部１２６Ａが形成されている。前記摺動促進体１３４、１３６、偏心体軸用軸受１３８、１３９は、軸方向に隣接した状態で組み込まれる。即ち、偏心体軸用軸受１３８、１３９の転動体であるニードル１３８Ｎ、１３９Ｎ、及び摺動促進体１３４、１３６の転動体であるニードル１３４Ｎ、１３６Ｎは、その軸方向最端部、即ちニードル１３８Ｎの端部１３８Ｎｏ及びニードル１３９Ｎの端部１３９Ｎｏに組み込まれたスラストワッシャ１６０、１６２によって滑り規制され、軸方向に位置決めされている。スラストワッシャ１６０、１６２は、前記第１支持フランジ１２４の第１段部１２４Ａ、及び第２支持フランジ１２６の第２段部１２６Ａの間に隙間Ｓ１、Ｓ２を有して軸方向にそれぞれ２枚ずつ介在されており、これだけの構成により、偏心体軸用軸受１３４、１３６、摺動促進体１３８、１３９の全てが、等しくスラスト荷重を受け得る構成とされている。なお、スラストワッシャ１６０、１６２を軸方向に２枚ずつ配置したのは、より良好な滑り特性を得るためである。

次に、この遊星歯車装置１１０の作用を説明する。

図示せぬモータの駆動により、入力軸１１２が回転すると、第１、第２偏心体１１４、１１６が該入力軸１１２と一体的に（互いに逆位相で）偏心回転する。該第１、第２偏心体１１４、１１６の外周１１４Ａ、１１６Ａには摺動促進体１３４、１３６を介して第１、第２外歯歯車１１８、１２０が装着されているため、入力軸１１２が１回回転すると第１、第２外歯歯車１１８、１２０がそれぞれ１回揺動する。この結果、停止状態にある内歯歯車１２２に対して、第１、第２外歯歯車１１８、１２０が内歯歯車１２２との歯数差に相当する分だけそれぞれ相対回転する。この相対回転が、第１、第２内ピン孔１４０、１４２及び内ピン１４４（相対回転取り出し機構Ｋ１）を介して第１、第２支持フランジ１２４、１２６側に取り出される。これにより、（内歯歯車１２２と第１、第２外歯歯車１１８、１２０との歯数差）／（第１、第２外歯歯車１１８、１２０の歯数）に相当する減速比の減速を実現することができる。減速出力は、第２支持フランジ１２６の側から相手機械に対して提供される。

ここで、摺動促進体１３４、１３６及び偏心体軸軸受１３８、１３９は、共に、ニードル軸受が採用され、しかも、専用の内外輪を備えず、転動体であるニードル１３４Ｎ、１３６Ｎ、１３８Ｎ、１３９Ｎのみを備えた構成とされているため、その半径方向の高さ（厚さ）Ｈ１が小さい。そのため、遊星歯車装置１１０の外形ｄ１に対して、従来より大きな内径Ｄ１を有する中空部１１２Ｈを形成することができ、逆に、中空部１１２Ｈの内径Ｄ１が同一であった場合には、遊星歯車装置１１０の外径ｄ１を従来より小さく抑えることができるようになっている。

また、偏心体軸用軸受１３８、１３９、及び摺動促進体１３４、１３６は、その軸方向最端部、即ちニードル１３８Ｎの端部１３８Ｎｏ及びニードル１３９Ｎの端部１３９Ｎｏがスラストワッシャ１６０、１６２によって滑り規制され、軸方向に位置決めされているため、入力軸１１２側から軸方向いずれの方向のスラスト荷重が掛かった場合においても、摺動促進体１３４、１３６、偏心体軸用軸受１３８、１３９の全てが、等しくスラスト荷重を受けることができる。また、単に４つの軸受１３８、１３９、１３４、１３６の最外端をスラストワッシャ１６０、１６２で押さえるだけなので、構成も簡易である。その上、スラストワッシャ１６０、１６２は、第１支持フランジ１２４の第１段部１２４Ａ、及び第２支持フランジ１２６の第２段部１２６Ａの間に隙間Ｓ１、Ｓ２が残存するようにして介在されているため、各ニードル１３４Ｎ、１３６Ｎ、１３８Ｎ、１３９Ｎ同士が軸方向に強い力で干渉し合うこともないことから、極めて滑らかな回転或いは摺動が、常時確保されている。

なお、上記実施形態においては、特に入力軸１１２の中空部１１２Ｈの内径Ｄ１をできるだけ大きく確保するために、偏心体軸用軸受１３８、１３９及び摺動促進体１３４、１３６を共に専用の内外輪を持たないニードル軸受で構成するようにしていたが、本発明においては、偏心体軸用軸受及び摺動促進体の軸受の形式については、特にニードル軸受に限定されるものではない。また、軸受の内輪又は外輪として専用の部材を備えることを禁止するものでもない。

更には、入力軸（偏心体軸）は、必ずしも中空部を備えたホローシャフトである必要はなく、例えば、中実軸であっても本発明は適用可能である。

また、本発明は、偏心体の周りで内歯歯車を揺動させる内歯揺動内接噛合遊星歯車装置においても適用可能であり、同様な効果が得られる。

あらゆる用途の内接噛合遊星歯車装置に適用可能である。

本発明の実施形態に係る内接噛合遊星歯車装置の一例を示す縦断面図 従来の内接噛合遊星歯車装置の一例を示す縦断面図

符号の説明

１１０…（揺動内接噛合）遊星歯車装置
１１２…入力軸（偏心体軸）
１１２Ｈ…中空部
１１４、１１６…第１、第２偏心体
１１４Ａ、１１６Ａ…外周
１１８、１２０…第１、第２外歯歯車
１２２…内歯歯車
１２４、１２６…第１、第２支持フランジ
１２４Ａ、１２６Ａ…第１、第２段部
１２７…ケーシング
１３４、１３６…偏心体軸用軸受
１３４Ｎ、１３６Ｎ…ニードル（転動体）
１３８、１３９…摺動促進体
１３８Ｎ、１３９Ｎ…ニードル（転動体）
１４６、１４８…アンギュラ軸受
１６０、１６２…スラストワッシャ
Ｓ１、Ｓ…隙間

Claims (8)

1. 内歯歯車と、該内歯歯車に内接噛合する外歯歯車とを有し、該外歯歯車又は内歯歯車のいずれか一方を、偏心体軸に形成した偏心体によって揺動回転させるように構成した揺動内接噛合遊星歯車装置において、
   前記偏心体の外周と前記揺動回転させる歯車との間に介在される摺動促進体と、
   前記偏心体軸を支持する偏心体軸用軸受と、を備え、且つ
   前記摺動促進体が、前記偏心体軸用軸受と同一の構成とされている
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車装置。
2. 請求項１において、
   前記摺動促進体及び偏心体軸用軸受が、共にニードル軸受で構成されている
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車装置。
3. 請求項２において、
   前記偏心体軸が、前記ニードル軸受の内輪を兼ねる
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車装置。
4. 請求項２または３において、
   前記揺動回転する歯車及び偏心体軸用軸受を支持している支持体が、それぞれ前記ニードル軸受の外輪を兼ねる
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車装置。
5. 請求項２〜４のいずれかにおいて、
   前記ニードル軸受の軸方向位置が、該ニードル軸受の軸方向最端部との間に隙間を有して組み込まれたスラストワッシャによって規制されている
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車装置。
6. 請求項４において、前記支持体が、ケーシングに軸受を介して回転可能に支持され、支持体はこの軸受の内輪を兼ねる
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車装置。
7. 請求項６において、
   前記スラストワッシャの軸方向位置が、前記偏心体軸用軸受を支持している支持体によって規定されている
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車装置。
8. 請求項７において、
   前記スラストワッシャは軸方向に複数枚重ねて配置されている
   ことを特徴とする揺動内接噛合遊星歯車装置。

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